1、2022/6/2计算机网络与通信page 1本章重点本章重点l基本概念基本概念 多路复用多路复用l信道信道 数据交换技术数据交换技术l传输媒体传输媒体 差错控制差错控制l编码编码2022/6/2计算机网络与通信page 21.数据数据(Data)：传递（携带）信息的实体，信息传递（携带）信息的实体，信息(Information)则是数据的内容或解释。则是数据的内容或解释。 -模拟模拟(Analog)数据与数据与数字数字(Digital)数据数据2.信号信号(Signal)：数据的物理量编码（数据的物理量编码（通常为电编通常为电编码）码），数据以信号的形式传播。，数据以信号的形式传播。 -模拟模
2、拟信号与信号与数字数字信号信号 -基带基带( Base band ) 与与宽带宽带( Broadband )信号信号一些术语一些术语解释解释解释解释解释解释2022/6/2计算机网络与通信page 3模拟数据和数字数据模拟数据和数字数据模拟数据：时间上连续，包含无穷多个值模拟数据：时间上连续，包含无穷多个值数字数据：时间上离散，仅包含有限数目的预定值数字数据：时间上离散，仅包含有限数目的预定值例如：电流值、电压值、温度值：例如：电流值、电压值、温度值：0.1A 5V 40C0 开关量：二进制开关量：二进制 0，1 16进制进制2022/6/2计算机网络与通信page 4模拟信号和数字信号模拟信
3、号和数字信号模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值tta) 模拟信号b) 数字信号2022/6/2计算机网络与通信page 5基带基带( Base band ) 与与宽带宽带( Broadband )信号信号基带基带信号信号：将：将“0”和和“1”直接用两种电压表示，在直接用两种电压表示，在线路上传输，即原始信号所占的基本频带。线路上传输，即原始信号所占的基本频带。频带频带信号：信号：将基带信号调制到较高频段进行传输。将基带信号调制到较高频段进行传输。宽带宽带信号：信号：将
4、多路基带信号分别调制到一条电缆的将多路基带信号分别调制到一条电缆的不同频段进行传输。不同频段进行传输。2022/6/2计算机网络与通信page 63.信道信道(Channel)：传送信息的媒体（或通路）。与传送信息的媒体（或通路）。与电路电路区分区分 分为：模拟信道；数字信道分为：模拟信道；数字信道4.码元码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元时间轴上的一个信号编码单元 即：一个单位脉冲信号为一码元。即：一个单位脉冲信号为一码元。 t码元码元1码元码元2码元码元3码元码元4码元码元5信号信号同步脉冲同步脉冲同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始同步脉冲：用于码元的同步定时
5、，识别码元的开始2022/6/2计算机网络与通信page 7 当一个单位脉冲信号表示二进制码两个有效值时当一个单位脉冲信号表示二进制码两个有效值时(0,1)(0,1)，一码元由一位构成；一码元由一位构成； 当一个单位脉冲信号表示二进制码四个有效值时当一个单位脉冲信号表示二进制码四个有效值时(00,01,10,11)(00,01,10,11)，一码元由两位构成；，一码元由两位构成； 一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。息传输速率下，比特率往往大于波特率。 换句话说，一个码元中可以传送多个比特（换句话说
6、，一个码元中可以传送多个比特（bit）。）。 码元位数码元位数 D=log2W W：有效值状态：有效值状态 2022/6/2计算机网络与通信page 82)波特率波特率(Baud)：每秒传送的码元数。每秒传送的码元数。码元速率码元速率 1 Baud = （log2M） bps 其中其中M M是信号的编码级数。也可以写成是信号的编码级数。也可以写成 Rbit = Rbaud log2M3)消息速率：消息速率：指单位时间内所传送的消息数量。（指单位时间内所传送的消息数量。（字节字节/ /秒秒 B/sB/s）1.传输速率：传输速率：1)比特率比特率(Bit Rate)：数据传输速率数据传输速率 (b
7、ps(bps，b/s)b/s)。 指每秒传输的二进制码位数，指每秒传输的二进制码位数，数据速率数据速率数据通信的主要技术指标：数据通信的主要技术指标：2022/6/2计算机网络与通信page 92. 带宽带宽(Bandwidth)：信号或信道占据的频率范围信号或信道占据的频率范围(Hz) 信号带宽信号带宽：信号占据的频率范围：信号占据的频率范围 信道带宽信道带宽：信道占据的频率范围：信道占据的频率范围 关系关系：信道带宽：信道带宽信号带宽信号带宽 信号才能通过信道信号才能通过信道3. 信道容量信道容量(Channel capacity)：信道的最大数据率信道的最大数据率4. 误码率误码率(Bi
8、t error rate)：信道传输可靠性指标信道传输可靠性指标 P=要求：要求：误码率误码率10-6。即平均传送。即平均传送1兆位错一位兆位错一位传输的总位数传输的总位数错误的位数错误的位数2022/6/2计算机网络与通信page 105. 信息编码：信息编码：将信息用二进制数表示的方法将信息用二进制数表示的方法。6. 数据编码数据编码：将数据用物理量表示的规则将数据用物理量表示的规则。 例如：字母例如：字母A的的ASCII编码为编码为01000001， 其数据编码可能为其数据编码可能为01000001t2022/6/2计算机网络与通信page 11通信系统模型通信系统模型通信的三个要素：通
9、信的三个要素：信源、信宿和信道信源、信宿和信道任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：噪声噪声信源信源编码编码调制调制信道信道解调解调解解码码信宿信宿编码器：编码器：数据数据适合传输的适合传输的信号信号便于识别、纠错便于识别、纠错调制器：调制器：信号信号适合传输的形适合传输的形式式按按频率、幅度、相位频率、幅度、相位解调器：接收波形解调器：接收波形数字数字信号信号序列序列解解码器：传输码器：传输信号信号原始原始数据数据2022/6/2计算机网络与通信page 12信息信息数据数据信号信号在介质上传输在介质上传输信号信号数据数据信息信息通信系统的任务通信系统的
10、任务信息通过通信系统传输信息通过通信系统传输 把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传送到目的地。送到目的地。信息和数据（信息和数据（0、1比特）不能直接在介质上传输比特）不能直接在介质上传输。2022/6/2计算机网络与通信page 13通信传输方式通信传输方式信源信源信道信道传输方式传输方式模拟模拟模拟模拟模拟传输模拟传输模拟模拟数字数字数字数字数字传输数字传输模拟或数字模拟或数字 数据传输数据传输2022/6/2计算机网络与通信page 14通信系统的构成通信系统的构成数据传输系统：数据传输系统： 1）传输线路（包括传输介质和中继设备）传输线路（包
11、括传输介质和中继设备） 2）传输设备：调制解调器、多路复用器、交换机、）传输设备：调制解调器、多路复用器、交换机、路由器等路由器等数据处理系统：主要是指计算机。数据处理系统：主要是指计算机。通信基本过程通信基本过程包含两项内容：数据传输和通信控制包含两项内容：数据传输和通信控制建立物理连接建立物理连接建立逻辑连接建立逻辑连接数据传送数据传送断开逻辑断开逻辑连接连接断开物理连接（对比：打电话的过程）断开物理连接（对比：打电话的过程）2022/6/2计算机网络与通信page 151.数字信道和模拟信道数字信道和模拟信道数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输
12、数据的信道。数据的信道。模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道。道。2022/6/2计算机网络与通信page 162.模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值tta) 模拟信号b) 数字信号2022/6/2计算机网络与通信page 173.周期信号和非周期信号周期信号和非周期信号周期信号：信号由不断重复的固定模式组成周期信号：信号由不断重复的固定模式组成（如正弦（如正弦波）波）非周期信号：信号没有
13、固定的模式和波形循环非周期信号：信号没有固定的模式和波形循环（如语（如语音的音波信号）音的音波信号），能被分解成无数个周期信号的叠加。，能被分解成无数个周期信号的叠加。ttTTTTTT周期信号周期信号2022/6/2计算机网络与通信page 18数字通信的优点数字通信的优点 抗噪声（干扰）能力强抗噪声（干扰）能力强 可以控制差错，提高了传输质量可以控制差错，提高了传输质量 便于用计算机进行处理便于用计算机进行处理 易于加密、保密性强易于加密、保密性强 可以传输语音、数据、影像，通用、灵活可以传输语音、数据、影像，通用、灵活 仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通
14、信。 如用如用modem通过拨号线路传输数字信号通过拨号线路传输数字信号。2022/6/2计算机网络与通信page 194.传输模式传输模式(通信方式通信方式)数据流动的方向数据流动的方向 单工：数据单向单工：数据单向传输传输（无线电广播）（无线电广播） 半双工：数据半双工：数据可以可以双向双向传输传输，但不能，但不能在在同一时刻双向同一时刻双向传传输输（对讲机）（对讲机） 全全双工：数据可同时双向双工：数据可同时双向传输传输（电话）（电话） 两个方向的信号共享链路带宽：两个方向的信号共享链路带宽： 1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或）链路具有两条物理上独立的传输线路，或 2）将带宽一分
15、为二，分别用于不同方向的信号传输）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输2022/6/2计算机网络与通信page 205.数字数据的传输方式数字数据的传输方式 基带传输：不调制，编码后的数基带传输：不调制，编码后的数字字脉冲信脉冲信号直接在信道上传送号直接在信道上传送。 例如：以太网例如：以太网 频带传输：调制频带传输：调制成模拟信号成模拟信号后再传送，接后再传送，接收方需要解调收方需要解调 例如：通过电话模拟信道传输例如：通过电话模拟信道传输宽宽带传输：带传输：将多路基带信号分别调制到一条电将多路基带信号分别调制到一条电缆的不同频段进行传输。缆的不同频段进行传输。2022/6/2计算机网
16、络与通信page 216.数据数据同步方式同步方式 目的是使目的是使接收端与发送端在时间基准上接收端与发送端在时间基准上一致一致 (包括开始时间、包括开始时间、位边界、位边界、重复频率重复频率等等)。 有三种同步方法：有三种同步方法： 位同步位同步 字符同步（异步传输）字符同步（异步传输） 帧同步（同步传输）帧同步（同步传输）2022/6/2计算机网络与通信page 22位同步：位同步：目的是使接收端接收的目的是使接收端接收的每一每一位信息位信息都都与与发送端发送端保持同步保持同步 外同步外同步发送发送端端发送发送同步时钟信号，接收方用它同步时钟信号，接收方用它来锁定自己的时钟脉冲频率。来锁定
17、自己的时钟脉冲频率。t10010信号信号同步脉冲同步脉冲2022/6/2计算机网络与通信page 23自自同步同步通过特殊编码通过特殊编码（如曼彻斯特编码），这些数（如曼彻斯特编码），这些数 据编码信号包含了同步脉冲，接收方提取同步信号来锁据编码信号包含了同步脉冲，接收方提取同步信号来锁 定自己的时钟脉冲频率。定自己的时钟脉冲频率。t10110信号信号2022/6/2计算机网络与通信page 24字符同步：以字符为边界实现字符的同步接收字符同步：以字符为边界实现字符的同步接收，也称为，也称为起止式起止式或或异异步制步制每两个字符之间的间隔时每两个字符之间的间隔时间不固定。间不固定。 每个字符的
18、传输需要：每个字符的传输需要：（图（图2-11） l l1个起始位个起始位 l l5，6，7，8个数据位个数据位 l l1，1.5，2个停止位个停止位 频率的漂移不会积累，每个字符频率的漂移不会积累，每个字符开始时开始时都会重都会重新同步新同步 增加了增加了辅助位，所以效率低辅助位，所以效率低 例如，1个起始位、 8个数据位、 2个停止位时，其效率为8/11722022/6/2计算机网络与通信page 25信号信号起始位起始位12位位停止位停止位7位数据位位数据位图图2-112-112022/6/2计算机网络与通信page 26帧（帧（Frame）包含数据和控制信息的数据块（包）包含数据和控制
19、信息的数据块（包）帧起始帧起始控制信息控制信息数据数据帧结束帧结束校验和校验和0 - n8bit8bit8-32m面向比特的面向比特的以特殊位序列（以特殊位序列（7EH）作为帧（起始）标）作为帧（起始）标志来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型志来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型的帧。的帧。面向字符的面向字符的以以同步字符同步字符（SYN，16H）来标识一个帧的）来标识一个帧的开始，适用于数据为字符类型的帧。开始，适用于数据为字符类型的帧。帧同步：帧同步：识别一个帧的起始和结束。识别一个帧的起始和结束。2022/6/2计算机网络与通信page 277. 信道的主要技术指标信道的主要技术指标
20、信道评价：信道评价：两个方面两个方面 数量：速度数量：速度:数据速率、调制速率、信道容量、传输速度数据速率、调制速率、信道容量、传输速度、吞吐量等。、吞吐量等。 质量：出错率质量：出错率数据速率：数据速率：每秒传输的二进制代码位数。每秒传输的二进制代码位数。比特率比特率（b/s或或bps） c= log2M T:单位脉冲宽度，传输电脉冲信号的周期单位脉冲宽度，传输电脉冲信号的周期 M:电信号有效状态数电信号有效状态数1T2022/6/2计算机网络与通信page 28调制速率：调制速率：每秒传输的码元个数。码元速率。每秒传输的码元个数。码元速率。波特率波特率（Baud） B= T:调制周期调制周
21、期1T信道容量：指信道能够传送的最大数据速率信道容量：指信道能够传送的最大数据速率关系关系: C=Blog2M 2022/6/2计算机网络与通信page 29M 最大数据率最大数据率 (C) 2 6000 bps 4 12000 bps 8 18000 bps16 24000 bps32 30000 bps64 36000 bps C = 2w log2 MC = 传输率，单位传输率，单位b/s或或bpsW = 带宽，单位带宽，单位HzM= 信号电平级数信号电平级数例如：例如：话音级线路话音级线路(3000 Hz)的信道容量计算，如右的信道容量计算，如右图所示。图所示。Nyquist公式为估算
22、已知带宽信道的最高速率提供了依据公式为估算已知带宽信道的最高速率提供了依据。2022/6/2计算机网络与通信page 30非理想信道非理想信道实际的信道上存在三类损耗：实际的信道上存在三类损耗：衰减、延迟、噪声衰减、延迟、噪声。a）衰减）衰减 信道的损耗引起信号强度减弱，导致信道的损耗引起信号强度减弱，导致信噪比信噪比S/N降低降低。 信噪比信噪比S/N: S：表示信号功率表示信号功率 N：表示噪声功率表示噪声功率b）延迟）延迟 信号中的各种频率成分在信道上的延迟时间各不相同，信号中的各种频率成分在信道上的延迟时间各不相同，在接收端会产生在接收端会产生信号畸变信号畸变。2022/6/2计算机网
23、络与通信page 31c）噪声）噪声 热噪声热噪声：由导体内的热扰动引起，又称为白噪声。由导体内的热扰动引起，又称为白噪声。 串扰串扰：信道间产生的不必要的耦合。例：多对双绞线信道间产生的不必要的耦合。例：多对双绞线 脉冲噪声脉冲噪声：非连续、随机、振幅较大。多由外部电磁非连续、随机、振幅较大。多由外部电磁干扰造成（闪电、大功率电机启动等）。干扰造成（闪电、大功率电机启动等）。 噪声将噪声将破坏信号，产生误码破坏信号，产生误码。 持续时间持续时间0.01s的的干扰可以破坏约干扰可以破坏约560个比特（个比特（56Kbps）。）。2022/6/2计算机网络与通信page 32S/NdB 信噪比（
24、信噪比（dB分贝）的定义分贝）的定义:C = W log2 (1+SN)S/NdB = 10 log10 S/N例：信道带宽例：信道带宽W=3KHz，信噪比为信噪比为30dB，则则C=3000*log2(1+1000) 30KbpsC = 传输率，单位传输率，单位b/sW = 带宽，单位带宽，单位Hz 1010dBNSNS 即：即：2022/6/2计算机网络与通信page 33Nyquist公式和公式和Shannel公式的比较公式的比较 C = 2W log2M 此公式说明数据传输率此公式说明数据传输率C C随信号编码级数增加而增加。设随信号编码级数增加而增加。设法使每个码元携带更多的比特信息
25、。法使每个码元携带更多的比特信息。例：标准电话信道：带宽：例：标准电话信道：带宽：2400HZ,2400HZ,采用采用1616元制，传输速率元制，传输速率达到达到9600b/s9600b/s C = W log2(1+S/N) 无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了信道能达到的最高传输速率。信道能达到的最高传输速率。例：标准电话信道：带宽：例：标准电话信道：带宽：3.1kHZ,S/N=2500,3.1kHZ,S/N=2500,传输速率不可传输速率不可能超过能超过35kb/s35kb/s原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限原因：噪声的存
26、在将使编码级数不可能无限 增加。增加。2022/6/2计算机网络与通信page 34l金属导体金属导体 双绞线、双绞线、 同轴电缆同轴电缆( (粗、细粗、细) )l光纤光纤 单、多模光纤单、多模光纤l无线介质无线介质无线电、短波、微波、卫星、光波无线电、短波、微波、卫星、光波2022/6/2计算机网络与通信page 35内导体芯线内导体芯线绝缘绝缘箔屏蔽箔屏蔽铜屏蔽铜屏蔽外套外套-螺旋绞合的双导线螺旋绞合的双导线， 1mm-每根每根4对、对、25对、对、1800对对-典型连接距离典型连接距离100m（LAN）-RJ45插座、插头插座、插头-优缺点：优缺点： 成本低成本低 密度高、节省空间密度高
27、、节省空间 安装容易（综合布线系统）安装容易（综合布线系统） 平衡传输（高速率）平衡传输（高速率） 抗干扰性一般抗干扰性一般 连接距离较短连接距离较短2022/6/2计算机网络与通信page 36l以铝箔屏蔽以减少 干扰和串音3类、5类、6类（16M、155M、1200M）双绞线外没有任何附加屏蔽2022/6/2计算机网络与通信page 37l表表2-32-3是是UTPUTP电缆的常见类型，电缆的常见类型，l10BaseT10BaseT局域网中主要使用局域网中主要使用3 3类和类和5 5类线，它们的有效传输距类线，它们的有效传输距离一般在离一般在100m100m左右。左右。l另外还有超另外还有
28、超5 5类双绞线电缆，通过对其类双绞线电缆，通过对其“信道信道”性能测试结性能测试结果表明，与普通果表明，与普通5 5类双绞线电缆比较，它的近端串扰、衰减类双绞线电缆比较，它的近端串扰、衰减和结构回波等主要性能指标都有很大提高。和结构回波等主要性能指标都有很大提高。 2022/6/2计算机网络与通信page 38l双绞线与工作站的网卡和集线器之间用双绞线与工作站的网卡和集线器之间用水晶头水晶头连接连接. .l双绞线的制作分为双绞线的制作分为工作站至工作站工作站至工作站和和工作站至集线器工作站至集线器两两种：种：1 2 3 4 5 6 7 8A线序：绿白线序：绿白 绿绿 橙白橙白 蓝蓝 蓝白蓝白
29、 橙橙 棕白棕白 棕棕 1 2 3 4 5 6 7 8B线序：橙白线序：橙白 橙橙 绿白绿白 蓝蓝 蓝白蓝白 绿绿 棕白棕白 棕棕 1 2 3 4 5 6 7 8RJ-45插座插座水晶头水晶头2022/6/2计算机网络与通信page 39网线用途网线用途水晶头线序水晶头线序交换机交换机/HUB计算机计算机BB计算机计算机计算机计算机BA交换机交换机/HUB下级交换机下级交换机/HUB(普通口普通口)交换机交换机/HUB下级交换机下级交换机/HUB(uplink)BABB2022/6/2计算机网络与通信page 40l基带同轴电缆基带同轴电缆 一条电缆只用于一个信道，50，用于数字传输l宽带同轴
30、电缆宽带同轴电缆 一条电缆同时传输不同频率的多路模拟信号，75 ，用于模拟传输，300450MHz，100km，需要放大器铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体外导体屏蔽层屏蔽层保护套保护套2022/6/2计算机网络与通信page 41 细同轴细同轴 -50 ，D=1.02cm，10Mbps -185m、4中继、中继、5段（段（925m） -优缺点：价格低 安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator） 抗干扰能力强 距离短 可靠性差 粗粗同轴同轴 -50 ，D=2.54cm，10Mbps -500m、4中继、中继、5段（段（2500m） -优缺点：价格稍高 安装方便（收发器、收发器电缆、Ter
31、minator） 抗干扰能力强 距离中等 可靠性好 2022/6/2计算机网络与通信page 42l表表2-42-4是网络工程施工中常常用到的一些是网络工程施工中常常用到的一些IEEE802.3 IEEE802.3 10BaseT10BaseT系列网络拓扑经验，仅供读者参考。系列网络拓扑经验，仅供读者参考。2022/6/2计算机网络与通信page 43l依靠光波承载信息依靠光波承载信息l速率高，通信容量大速率高，通信容量大 仅受光电转换器件的限制（仅受光电转换器件的限制（100Gb/s）l传输损耗小，适合长距离传输传输损耗小，适合长距离传输l抗干扰性能极好，保密性好抗干扰性能极好，保密性好l轻
32、便轻便2022/6/2计算机网络与通信page 44 l l光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射。折射量取光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射。折射量取决于两种介质的折射率。决于两种介质的折射率。当当入射角入射角临界值临界值时时产生全反射，不产生全反射，不会泄漏。会泄漏。 l l光纤：纤芯光纤：纤芯- -折射率高、玻璃包层折射率高、玻璃包层- -折射率低折射率低 l l亮度调制，有脉冲亮度调制，有脉冲-1-1，无脉冲，无脉冲-0-0 l l光传输系统：光源、介质、光检测器光传输系统：光源、介质、光检测器光源光源: 850nm/1300nm/1500nm: 850nm/1300nm/15
33、00nm波长波长 发光二极管发光二极管 / / 激光二极管激光二极管介质介质: : 光纤光纤光检测器光检测器: : 光电二极管光电二极管PIN/PIN/雪崩二极管雪崩二极管APDAPD l l单向传输，双向需两根光纤单向传输，双向需两根光纤光纤传输原理光纤传输原理利用了光的反射利用了光的反射2022/6/2计算机网络与通信page 45光纤的直径减小到一个光波波长多束光线以不同的反射角传播多束光线以不同的反射角传播单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播2022/6/2计算机网络与通信page 46玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外壳
34、外壳常见规格：玻璃内芯常见规格：玻璃内芯50um缓变型缓变型MMF 62.5um缓变缓变/增强型增强型MMF 8.3um突变型突变型SMF 玻璃包层玻璃包层125um2022/6/2计算机网络与通信page 47高密度多芯光缆高密度多芯光缆芯芯封套封套外套加强芯光纤光纤外鞘外鞘加强芯加强芯光纤束光纤束2022/6/2计算机网络与通信page 48l多模光纤和多模光纤和5 5类双绞线的衰减与频率关系如图类双绞线的衰减与频率关系如图2-132-13所示，当传输频率超过所示，当传输频率超过100MHz100MHz时，时，5 5类双绞线随着类双绞线随着频率的增加衰减愈来愈大；而光纤在频率的增加衰减愈来
35、愈大；而光纤在300MHz300MHz以内，以内，衰减基本不变。衰减基本不变。 图2.58 光纤与电缆频率衰减关系图62.5/125m渐变增强型多模光纤01101003001000频率(MHz)衰减(dB/km)051015202530355类UTP双绞电缆光纤与电缆频率与衰减关系图光纤与电缆频率与衰减关系图2022/6/2计算机网络与通信page 49 就是光纤的切断和将两根光纤精确地连接所需要的技术要求较高。l光纤联网时，常常将一段段的点到点的链路串起来构成一个环路，通过T型接头连接到计算机。lT型接头：无源，有源。示意图p31.2022/6/2计算机网络与通信page 50l使用电磁波或
36、光波携带信息使用电磁波或光波携带信息l无需物理连接无需物理连接l适用于长距离或不便布线的场合适用于长距离或不便布线的场合l易受干扰易受干扰2022/6/2计算机网络与通信page 51l固定终端点（基站）和终端之间是无线链路BS基站基站 用户计算机和终端用户计算机和终端BSF1, F2, F3 = 使用的频率2022/6/2计算机网络与通信page 52微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间，微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间， 由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与天线的高度有关，一般只有天线的高度
37、有关，一般只有50km50km左右，长途通信时必须建立左右，长途通信时必须建立多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过放大后再发往多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过放大后再发往下一站，类似于下一站，类似于“接力接力”，如果中继站采用，如果中继站采用100m100m高的天线塔高的天线塔，则接力距离可增大到，则接力距离可增大到100 km100 km。2022/6/2计算机网络与通信page 53l两个地面站之间传送两个地面站之间传送l距离：距离：50 -100 km2022/6/2计算机网络与通信page 54卫星通信卫星通信就是利用位于就是利用位于3 3万万6 6千公里高空的人造地球同步
38、卫星作千公里高空的人造地球同步卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信。为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信。卫星通信可以克服地面微波通信的距离限制，其最大特点就是卫星通信可以克服地面微波通信的距离限制，其最大特点就是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。通信距离远，且通信费用与通信距离无关。 优点优点: :卫星通信的频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，卫星通信的频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠。信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠。 缺点缺点：传播时延较长。：传播时延较长。
39、2022/6/2计算机网络与通信page 55l与地面站相对固定位置与地面站相对固定位置l使用使用3个卫星覆盖全球个卫星覆盖全球l传输延迟时间长传输延迟时间长2022/6/2计算机网络与通信page 56 红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，直线进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特别敏感。对雨雾等环境干扰特别敏感
40、。 红外线和激光红外线和激光2022/6/2计算机网络与通信page 57 传传输输媒媒体体 速速率率 传传输输距距离离 性性能能(抗抗干干扰扰性性) 价价格格 应应用用 双双绞绞线线 10-1000Mb/s 几几十十kM 可可以以 低低 模模拟拟/数数字字传传输输 50 同同轴轴电电缆缆 10Mb/s 3kM内内 较较好好 略略高高于于双双绞绞线线 基基带带数数字字信信号号 75 同同轴轴电电缆缆 300-450MHz 100kM 较较好好 较较高高 模模拟拟传传输输电电视视、数数据据及及音音频频 光光纤纤 几几十十Gbps 30kM up 很很好好 较较高高 远远距距离离传传输输 短短波波
41、 50MHz 全全球球 较较差差 较较低低 远远程程低低速速通通信信 地地面面微微波波接接力力 4-6GHz 几几百百kM 好好 中中等等 远远程程通通信信 卫卫星星 500MHz 18000kM 很很好好 与与距距离离无无关关 远远程程通通信信 常用传输媒体的比较常用传输媒体的比较2022/6/2计算机网络与通信page 58数据：模拟数据、数字数据数据：模拟数据、数字数据信号：模拟信号、数字信号信号：模拟信号、数字信号 信道：模拟信道、数字信道信道：模拟信道、数字信道不同类型的信号在不同类型的信道上传输有不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种组合，种组合，每一种相应地需要进行不同的编码
42、处理。每一种相应地需要进行不同的编码处理。2022/6/2计算机网络与通信page 59话音话音模拟传输模拟传输模拟模拟数字数字模拟模拟模拟模拟CODEC数字数字数字数字数字编码数字编码数字数字模拟数据，模拟信号模拟数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，数字信号数字数据，数字信号模拟数据，数字信号模拟数据，数字信号10101010Modem2022/6/2计算机网络与通信page 60EncoderDecoderModulatorDemodulator用数字信号承载数字或模拟数据用数字信号承载数字或模拟数据编码编码用模拟信号承载数字或模拟数据用模拟信号承载数字或模拟数据调
43、制调制2022/6/2计算机网络与通信page 611. 数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码 l l不归零制不归零制(NRZ，Non-Return to Zero) 二进制数字二进制数字0、1分别用两种电平来表示。分别用两种电平来表示。常用常用5V表示表示1，5V表示表示0。 缺点：存在直流分量，传输中不能使用变压器；缺点：存在直流分量，传输中不能使用变压器； 不具备自同步机制，必须使用外同步。不具备自同步机制，必须使用外同步。2022/6/2计算机网络与通信page 62l l曼彻斯特编码曼彻斯特编码(Manchester code) 用电压的变化表示用电压的变化表示0和和1。规定
44、在规定在每个码元的中间每个码元的中间发生跳变：发生跳变： 高高 低的跳变低的跳变“0”; 低低 高的跳变高的跳变“1”;2022/6/2计算机网络与通信page 63每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号，使接收端的时钟与发化提取出来作为同步信号，使接收端的时钟与发送设备的时钟保持一致。送设备的时钟保持一致。 曼彻斯特编码也称为曼彻斯特编码也称为自同步码（自同步码（Self-Synchronizing Code）。它具有自同步机制，无需外同步信号。它具有自同步机制，无需外同步信号。 缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数缺点：需
45、要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的据速率的2倍）。其编码效率：倍）。其编码效率：50%2022/6/2计算机网络与通信page 64l l差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码(Differential Manchester code) 与与曼彻斯特编码相同，曼彻斯特编码相同，在每个码元的中间，信在每个码元的中间，信号都会发生跳变；不同之处在于：号都会发生跳变；不同之处在于： 用在码元开始处有无跳变来表示用在码元开始处有无跳变来表示0和和1 ： 码元开始处有跳变码元开始处有跳变“0”; 码元开始处无跳变码元开始处无跳变“1”;2022/6/2计算机网络与通信page 65三种数字编码的波形图三
46、种数字编码的波形图2022/6/2计算机网络与通信page 66 在光纤分布式数据接口（在光纤分布式数据接口（FDDIFDDI，Fiber Distributed Data Fiber Distributed Data InterfaceInterface）中采用了独特的）中采用了独特的4B/5B4B/5B编码。这种编码的特点是将编码。这种编码的特点是将欲发送的数据流每欲发送的数据流每bitbit作为一个组，然后按照作为一个组，然后按照4B/5B4B/5B编码规则编码规则将其转换成相应将其转换成相应5bit5bit码。码。 5bit5bit码共有码共有3232种组合，但只采用其中的种组合，但只
47、采用其中的2424种，种，1616种对应种对应4bit4bit码的码的1616种，种，8 8种用作控制码，以表示帧的开始和结束、光纤线种用作控制码，以表示帧的开始和结束、光纤线路的状态（静止、空闲、暂停）等。标准路的状态（静止、空闲、暂停）等。标准4B/5B4B/5B编码对照表见编码对照表见表表2-12-1，用于，用于100MbpsFDDIPMD100MbpsFDDIPMD的的4B/5B4B/5B编码控制码表见表编码控制码表见表2-22-2。现用不归零编码画出现用不归零编码画出4bit4bit码和码和5bit5bit码的对应波形，码的对应波形，5bit5bit码经差码经差分编码后，转换成光信号
48、，如图分编码后，转换成光信号，如图2-42-4所示。所示。 4B/5B编码编码2022/6/2计算机网络与通信page 67特点：特点：每个每个5B码至少含有码至少含有2个个“1”，（每个，（每个5B码至多含有码至多含有3个个“0”），保证每个，保证每个5B码至少有两次电平跳变。码至少有两次电平跳变。2022/6/2计算机网络与通信page 6810进制数字图2.8 4B/5B编码方式10111111011010010111111011010011000011100001524bit码5bit码经差分编码后的光信号5bit码的波形 （NRZ方式）图图2-4 4B/5B编码方式编码方式特点：属于
49、自同步码，编码效率：特点：属于自同步码，编码效率：4/5=80%2022/6/2计算机网络与通信page 692. 数字数据的调制编码数字数据的调制编码 载波载波 S(t) = A cos ( t+ ) S(t)的参量包括的参量包括： 幅度幅度A、频率频率 、相位相位 调制就是调制就是要使这三个参量随要使这三个参量随数字数字基带信号的变化而变化基带信号的变化而变化2022/6/2计算机网络与通信page 70ASK：用载波的两个不同振幅表示：用载波的两个不同振幅表示0(0v)和和1(+5v)FSK：用载波的两个不同频率表示：用载波的两个不同频率表示0(1.2KHz)和和1(2.4KHz)PSK
50、：用载波的起始相位的变化表示：用载波的起始相位的变化表示0 (同相同相)和和1(反相反相)2022/6/2计算机网络与通信page 71l数据率数据率 = 信号速率信号速率 x log2M M：调制级数：调制级数2022/6/2计算机网络与通信page 7245901802701353152252022/6/2计算机网络与通信page 73D/AA/DA/DD/AD/AA/D V.34(28.8-33.6kbps)最大的噪声来源于最大的噪声来源于模数转换模数转换的量化噪声，信道容量极限值约的量化噪声，信道容量极限值约 35kbpsD/AA/DD/A V.90(56kbps)交换机交换机1交换机
